Materi Kuliah: ALAT UKUR KEBULATAN

ALAT UKUR KEBULATAN

Jumat, 23 Mei 2014 by: BELAJAR APP

A. PENGERTIAN

Pengukuran kebulatan merupakan pengukuran yang ditujukan untuk memeriksa kebulatan suatu benda atau dengan kata lain untuk mengetahui apakah suatu benda benar benar bulat atau tidak jika dilihat secara teliti dengan menggunakan alat ukur.

Kebulatan mempunyai peranan penting dalam hal:

1. Membagi beban sama rata

2. Menentukan umur komponen

3. Menentukan kondisi suaian

4. Menentukan ketelitian putaran

5. Memperlancar pelumasan

Ketidak bulatatan merupakan salah satu jenis kesalahan bentuk dan umumnya amat berkaitan dengan beberapa kesalahan bentuk lainya seperti:

1. Kesamaaan sumbu dan konsentrisitas (concentricity)

2. Kelurusan (straighness)

3. Ketegaklurusan (perpendicularity)

4. Kesejajaran (parallelism)

5. Kesilindrikan (clindricity)

B. MACAM- MACAM ALAT-ALAT UKUR KEBULATAN

1. DIAL INDIKATOR

Dial Indikator merupakan alat ukur yang menggunakan prinsip kerja pengubah mekanik yaitu pada pasangan roda gigi dengan batang gigi yang digunakan dalam dial indikator. Dial Indikator terdiri atas beberapa bagian utama yaitu : sensor, pengubah berupa batang gigi, roda gigi dan pegas, serta bagian penunjuk berupa jarum dan skala. Dial indikator merupakan alat ukur pembanding yang banyak digunakan dalam industri permesinan dibagian produksi.

Pengukuran kebulatan dilakukan dengan memutar benda ukur sejauh 360 derajat dan sensor menyentuh permukaan benda ukur yang diukur kebulatannya.Pengukuran ini dilakukan

untuk menemukan penyimpangan kebulatan benda ukur terhadap lingkaran sempurna.Hal tersebut merupakan hal yang sangat esensial dalam kontrol produksi mekanik.Dalam pengukuran kebulatan alat ukur yang digunakan adalah Dial Indikator.

Dengan menggunakan alat ukur dial indikator pada poros hasil proses bubut serta alat bantu V blok dan dial stand. Kita dapat melakukan pengukuran kebulatan untuk memeriksa kebulatan benda tersebut. Dial indikator dapat juga digunakan untuk mengukur perubahan ketinggian pada permukaan suatu benda, jadi dapat diketahui benda tersebut memiliki permukaan yang rata atau tidak.

Dengan memanfaatkan prinsip yang sama, sebuah benda yang berbentuk silinder dapat diperiksa kebulatannya. Dengan menetapkan suatu titik pada sisi silinder sebagai acuan(titik nol),kemudian melakukan pengukuran terhadap titik lain dapat diketahui apakah terjadi pelekukan atau penggundukan yang memengaruhi kebulatan benda tersebut dan seberapa besar nilainya.Kebulatan dan diameter adalah dua karakter geometris yang berbeda, meskipun demikian keduanya saling berkaitan. Ketidakbulatan akan mempengaruhi hasil pengukuran diameter, sebaliknya pengukuran diameter tidak selalu akan menunjukkan ketidakbulatan.

Dial indikator terdiri dari sensor pengubah berupa batang gigi, roda gigi dan pegas serta bagian penunjuk berupa jarum dan skala. Pada bagian penunjuk yang berupa jam untuk menbaca skala hasil pengukuran dibutuhkan posisi mata yang tegak lurus terhadap skala untuk menghindari kesalahan dalam membaca hasil pengukuran. Kesalahan dalam pembacaan hasil sering disebut dengan kesalahan peralatan.

Pada gambar terlihat bagian dial indicator yaitu pegas koil dan pegas spiral.

Pegas koil

Berfungsi untuk penekan batang bergigi sehingga sensor selalu menekan kebawah.

Pegas spiral berfungsi sebagai penekan sistem transmisi roda gigi sehingga permukaan gigi yang berpasangan selalu menekan sisi yang sama untuk kedua arah putaran (guna menghindari Back lash / keterlambatan gerak balik,yang mungkin terjadi karena profil gigi yang tak sempurna ataupun kehausan). Sebagaimana dengan jam mekanik beberapa jenis jam ukur atau dial indikator mempunyai batu (jewel) untuk mengurangi gesekan pada dudukan poros roda gigi. (pengaturan pada posisi nol) setelah dua tanda pembatas pada jam ukur diatur posisinya sesuai dengan daerah toleransi produk, pemeriksaan kualitas geometrik produk dapat dilakukan dengan mudah. Jika tidak perlu kecermatan tinggi, benda silindris mungkin diperiksa kesilindrisan ataupun kebulatannya dengan jam ukur, dalam hal ini benda ukur harus diletakkan diatas blok V.

Toleransi kesalahan putar( run-out tolerance)diperiksa dengan cara menempatkan jam ukur pada posisi yang tetap dan benda ukur diputar pada sumbu tertentu .

2. MIKROMETER

Mikrometer adalah alat ukur yang dapat melihat dan mengukur benda dengan satuan ukur yang memiliki ketelitian 0.01 mm

Satu mikrometer adalah secara luas digunakan alat di dalam teknik mesin electro untuk mengukur ketebalan secara tepat dari blok-blok, luar dan garis tengah dari kerendahan dan batang-batang slot. Mikrometer ini banyak dipakai dalam metrology, studi dari pengukuran,

Pada bab ini akan membahas tentang : 1 Jenis 2 Membaca satu mikrometer sistem inci 3 Membaca satu mikrometer metrik 4 Membaca satu mikrometer vernier 5. Acuan

Mikrometer memiliki 3 jenis umum pengelompokan yang didasarkan pada aplikasi berikut :

Kecermatan pembacaan skala adalah 0,01mm, 0,05mm,dengan kapasitas ukur yang beragam. Untuk kapasitas ukur yang besar biasanya dilengkapi dengan jam kecil pada piringan jam besar,dimana satu putaran penuh jarum yang besar adalah sesuai dengan satu angka jam yang kecil . Pada pinggir piringan umumnya dilengkapi dengan 2 tanda pembatas yang dapat diatur kedudukannya yang menyatakan batas atas dan batas bawah dari daerah toleransi suatu produk yang hendak diperiksa.Selain itu, piringan skala dapat diputar untuk mengatur posisi nol sewaktu pengukuran dimulai.

Ujung sensor dapat diganti dengan berbagai bentuk dan dibuat dari baja, karbida atau saphire, pemilihan jenis sensor disesuaikan dengan kondisi benda ukur dan penggunaannya.

Saat dipakai, jam ukur biasanya dipasangkan pada dudukan. Tinggi sensor disesuaikan dengan tinggi nominal / ukuran dasar produk yang akan diperiksa dimensinya dengan bantuan blok ukur

a) Mikrometer Luar Mikrometer luar digunakan untuk ukuran memasang kawat, lapisan-lapisan, blok-blok dan batang-batang.

b) Mikrometer dalam Mikrometer dalam digunakan untuk mengukur garis tengah dari lubang suatu benda

c) Mikrometer kedalaman Mikrometer kedalaman digunakan untuk mengukur kerendahan dari langkah-langkah dan slot-slot.

Satu mikrometer ditetapkan dengan menggunakan satu mekanisme sekrup titik nada.Satu fitur yang menarik tambahan dari mikrometer-mikrometer adalah pemasukan satu tangkai menjadi bengkok yang terisi.Secara normal, orang bisa menggunakan keuntungan mekanis sekrup untuk menekan material, memberi satu pengukuran yang tidak akurat. Dengan cara memasang satu tangkai yang roda bergigi searah keinginan pada satu tenaga putaran tertentu

1 Bingkai (Frame) Bingkai ini berbentuk huruf C terbuat dari bahan logam yang tahan panas serta dibuat agak tebal dan kuat. Tujuannya adalah untuk meminimalkan peregangan dan pengerutan yang mengganggu pengukuran. Selain itu, bingkai dilapisi plastik untuk meminimalkan transfer panas dari tangan ketika pengukuran karena jika Anda memegang bingkai agak lama sehingga bingkai memanas sampai 10 derajat celcius, maka setiap 10 cm baja akan memanjang sebesar 1/100 mm.

2 Landasan (Anvil) Landasan ini berfungsi sebagai penahan ketika benda diletakan dan diantara anvil dan spindle.

3 Spindle (gelendong) Spindle ini merupakan silinder yang dapat digerakan menuju landasan.

4 Pengunci (lock) Pengunci ini berfungsi sebagai penahan spindle agar tidak bergerak ketika mengukur benda.

5 Sleeve Tempat skala utama.

6 Thimble Tempat skala nonius berada

7 Ratchet Knob Untuk memajukan atau memundurkan spindel agar sisi benda yang akan diukur tepat berada diantara spindle dan anvil.

Cara menggunakan mikrometer skrup:

1. Membuka pengunci mikrometer skrup kemudian membuka celah antara spindle dan anvil sedikit lebih besar dari benda yang akan diukur dengan cara memutar Ratchet Knob

2. Masukan benda yang akan diukur diantara spindle dan anvil.

3. Geserkan spindle ke arah benda dengan cara memutar ratchet knob sampai terdengar bunyi klik. Jangan sampai terlalu kuat, cukup sampai benda tidak jatuh saja.

4. unci mikrometer skrup agar spindle tidak bergerak.

5. Keluarkan benda dari mikrometer skrup dan baca skalanya.

Prinsip Kerja Mikrometer Sekrup

Mikrometer sekrup memiliki ketelitian sepuluh kali lebih teliti daripada jangka sorong. Ketelitiannya sampai 0,01 mm. Alat ukur ini mempunyai batang pengukur yang terdiri atas skala dalam milimeter, dan juga sekrup berskala satu putaran sekrup besarnya sama dengan 0.5 mm dan 0.5 mm pada skala utama dibagi menjadi 100 skala kecil yang terdapat pada sekrup.

Untuk membaca hasil pengukuran pada mikrometer sekrup dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :

1. Menentukan nilai skala utama yang terdekat dengan selubung silinder (bidal) dari rahang geser ( skala utama yang berada tepat di depan/berimpit dengan selubung silinder luar rahang geser).

2. Menentukan nilai skala nonius yang berimpit dengan garis mendatar pada skala utama.

3. Hasil pengukuran dinyatakan dalam persamaan :

Hasil = Skala Utama + (Skala Nonius x skala terkecil mikrometer sekrup) = Skala Utama + (Skala Nonius yang berimpit x 0,01 mm) Adapun langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam perawatan mikrometer sekrup adalah sebagai berikut :

· Setelah digunakan permukaan pengukuran dan bagian-bagian lainnya dibersihkan dengan menggunakan bahan anti korosi. Bagian-bagian yang berulir harus dilumasi secukupnya dengan oli yang berkualitas tinggi, misalnya oli yang dipergunakan untuk jam/arloji.

· Jika tidak dipergunakan (sesudah pemakaina) mikrometer luar harus ditempatkan dalam sebuah peti kayu. Mikrometer yang lebih besar harus digantungkan dengan penunjang nya yang khusus (sadle shaped support).

· Tempat penyimpanan harus bebas dari getaran, sinar matahari langsung dan fluktuasi temperatur.

· Batang ukur standar yang panjang harus ditempatkan dengan hati-hati supaya tidak terjadi lenturan.

METODE KONVENSIONAL ALAT UKUR

1 METODE DIAMETER

Kebulatan diukur dengan menggunakan mikrometer pada beberapa sudut yang berbeda disekitar sumbu pusat dari benda kerja .Kebulatan dan diameter adalah dua karakter geometris yang berbeda, meskipun demikin keduanya saling berkaitan. Ketidakbulatan akan mempengaruhi hasil pengukuran diameter, sebaliknya pengukuran diameter tidak selalu akan menunjukan ketidak bulatan.Sebagai contoh, penampang poros dengan dua tonjolan beraturan (elips) akan dapat diketahui ketidakbulatannya bila diukur dengan dua sensor dengan posisi bertolak belakang (1800) misalnya dengan mikrometer.Namun, mikrometer tidak akan mampu menunjukkan ketidakbulatan bila digunakan untuk mengukur diameter penampang poros dengan jumlah tonjolan beraturan yang ganjil (3,5,7 dst).

2 Metode radius

Benda kerja di jepit pada sumbu pusatnya dan di rotasikan , sebuah Dial indikator akan mengukur penempatan jari-jari sebuah bagian silang pada interval siku-siku spesifik.Kebulatan ditentukan sebagai perbedaan antara pembacaan indicator

3 Metode 3 point

Pengukuran kebulatan menggunakan metode 3 point, membutuhkan V-block, sebuah saddel gage atau tripod gage seperti di tujukan pada gambar berikut (a) benda kerja di dukung pada dua point dengan v block. Dial indicator menyentuh benda kerja pada dua bidang sudut terbentuk oleh dua wadah dari bentuk v block .Benda kerja dirotasikan dan kebulatan di tentukan sebagai perbedaan maksimum antara pembacaan indicator. (b) Saddle gage di gunakan untuk mengukur besarnya diameter benda kerja dan (c) tripod gage di gunakan untuk diameter dalam. Bagaimana pun ketepatan pengukuran dengan metode 3 point tergantung dari sudut v block dan bentuk profil benda kerja.

Berdasarkan putaran maka alat ukur kebulatan (roundness tester) dapat diklasifikasikan:

Jenis dengan sensor putar :

Ø Spindel (poros utama) yang berputar hanya menerima beban yang ringan dan tetap. Dengan demikian ketelitian yang tinggi bisa dicapai dengan membuat konstruksi yang cukup ringan.

Ø Meja untuk meletakkan benda ukur tidak mempengaruhi sistem pengukuran. Benda ukur yang besar dan panjang tidak merupakan persoalan.

Jenis dengan meja putar :

Ø Karena sensor tidak berputar, maka berbagai pengukuran dengan kebulatan dapat dilaksanakan, misalnya konsentris, kelurusan, kesejajaran, dan ketegaklurusan.

Ø Pengukuran kelurusan bisa dilakukan dengan menambahkan peralatan untuk menggerakkan sensor dalam arah transversal (vertikal) tanpa harus mengubah posisi spindel.

Ø Berat benda ukur terbatas, karena keterbatasan kemampuan spindel untuk menahan beban. Penyimpangan letak titik berat ukur relatif terhadap sumbu putar dibatasi.

Ø Alat pengatur posisi dan kemiringan benda ukur terletak pada meja. Oleh sebab itu, pengaturan secara cermat supaya sumbu objek ukur berimpit dengan sumbu putar, hanya mungkin dilakukan sewaktu meja dalam keadaan tak berputar.

Beberapa hal mengenai komponen utama alat ukur kebulatan adalah sebagai berikut :

a. Spindel merupakan komponen terpenting, dimana ketelitian putaran harus dijaga setinggi mungkin (merupakan satu – satunya sumbu referensi ). Oleh sebab itu perencanaan bantalan spindel merupakan kunci dari keberhasilan alat ukur. Berbagai jenis bntalan dapat dipilih, antara lain: bantalan kering, bantalan peluru, bantalan hidrodinamik, bantalan udara , dan bantalan hidrostatik.

b. Sensor merupakan berupa batang dengan jarum dari Tungsten Carbide. Geometri ujung jarum dibuat berbentuk tumbereng (sektor lingkaran) dengan tebal dan jari – jari tertentu (6 mm). Ujung jarum sengaja tidak dibuat berbentuk bola dengan diameter kecil untuk menghindari jarum mengikuti profil kekasaran permukaan.

c. Pengubah alat ukur umumnya menggunakan prinsip transformator (kumparan sekunder dan primer) dengan perubahan induktansi, yaitu perubahan posisi inti akibat perubahan posisi batang sensor melalui suatu mekanisme khusus

d. Pencatat digunakan untuk menghindari gesekan antara pena pencatat dengan kertas serta untuk mempertipis garis, grafik dibuat pada kertas elektro sensitif. Selama pembuatan grafik berlangsung, pena yang di beri muatan listrik akan memancarkan bunga api sehingga menimbulkan bekas pada kertas elektrosensitif .

e. Sentering dan leveling, dimana sumbu putaran merupakan satu – satunya sumbu referensi. Oleh sebab itu, penempatan benda ukur relatif terhadap sumbu putar harus dapat diatur dengan cermat dan teliti.

f. Pengukuran kelurusan dan berbagai kesalahan bentuk, sensor alat ukur harus dapat dinaikkan/diturunkan guna memeriksa kebulatan pada beberapa ketinggian sesuai dengan lokasi objek ukur. Hal ini memerlukan tiang dengan landasan luncur tegak lurus dan sejajar dengan sumbu putar.

MAKNA GRAFIK DAN PARAMETER KEBULATAN

Untuk lebih memahami analisis kebulatan, terlebih dahulu perlu dijelaskan pengertian mengenai grafik hasil pengukuran (profil kebulatan) sebagai berikut;

1 Profil Kebulatan bukanlah merupakan pembesaran penampang.

Supaya dapat melihat kesalahan bentuk, perlu adanya pembesaran.Sebagai contoh, suatu tonjoalan pada permukaaan setinggi 2 μm supaya menjadi setinggi 2 mm pada kertas grafik diperlukan pembesaran 1000x.

2 Efek Pembesaran terhadap bentuk profil kebulatan.

Untuk benda ukur yang sama, profilo kebulatan akan kelihatan berubah bentuknya apabila digunakan pembesaran yang berlainan.

3 Posisi pembuatan grafik dapat ditentukan sekehendak.

Profil kebulatan dari suatu benda ukur dapat diatur sehingga menempati daerah di dekata atau jauh dari titik pusat grafik. Hasil yang diperoleh tidak akan mempengaruhi analisis kebulatan, dimana jarak radial antara dua lingkaran konsentris adalah sama bagi profil kebulatan didekat pusat grafik maupun yang didekat tepi grafik.

4 Adanya hubungan sudut posisi antara benda ukur dan profil kebulatan.

Benda ukur dan grafik polar berputar debngan kecepatan sama. Dengan demikian posisi sudut relatif antara tonjolan pada benda ukur akan tetap sama pada profil kebulatan.

5 Efek kesalahan sentering

Jikalau sumbu objek ukur dapat dibuat beimpit dengan sumbu putar, profil kebulatannnya akan mempunyai titik tengah yang bersatu dengan titik tengah grafik. Benda ukur dengan kebulatan ideal, akan mempunyai profil lingkaran sempurna.

ALAT BANTU DALAM PENGUKURAN KEBULATAN